一种BP-QDs@TiO制造技术

本发明专利技术公开了一种BP‑QDs@TiO

【技术实现步骤摘要】
一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料、制备方法及其在轧制水基润滑液中的应用
本专利技术属于轧制润滑
，具体涉及一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料、制备方法及其在制备冷轧钛板卷轧制水基润滑液中的应用。
技术介绍
钛合金在轧制过程中存在变形抗力大、轧辊磨损严重、表面质量较差等问题，因此，轧制过程中的润滑处理的好坏直接影响钛合金轧制板带材的生产成本及效率的高低。传统矿物基润滑油对环境污染严重、对人体有害等缺点已无法满足绿色生产的要求，而水基轧制润滑液具有优良的冷却性、清洗性、和环保性等优点，因此被广泛的应用在钛合金轧制、切削等加工过程中。黑磷量子点(BP-QDs)是黑磷的新型衍生物，其具有均匀的粒径分布、良好的水分散稳定性、理想的反应活性和优异的机械性能，Luo等人将BP-QDs分散在乙二醇水溶液中，由于BP-QDs优异的摩擦学性能，BP-QDs的乙二醇悬浮液表现出一种独特的超润滑现象，因此BP-QDs具有做为高性能水基润滑剂添加剂的潜力。然而，目前采用BP-QDs做为水基润滑剂添加剂的研究有限且匮乏。研究证明，纳米微粒在高温、高载荷、等润滑条件下表现出优异的摩擦学性能。由于TiO2硬度较高，具有较高的表面活性，其更容易在摩擦表面形成微滚珠润滑以修复表面、降低摩擦系数。纳米TiO2在摩擦学领域做为润滑添加剂的研究也是热点方向之一，同时它还可以做为添加剂加入基础液中来改善产品的极压抗磨性能，然而，当添加的TiO2的粒径较大、添加量大以及分散性能差时其在摩擦副充当的就是磨粒会增加摩擦副的磨粒磨损。甚至他们与纳米颗粒之间也会发生摩擦化学反应起到协同润滑的效果。本专利技术旨在提供一种可以发挥TiO2与BP-QDs的协同润滑作用的轧制水基润滑液添加剂，从而提高水基润滑液的摩擦学性能，进而改善钛合金冷轧卷的表面质量。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料；本专利技术的第二目的是提供BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法；本专利技术的第三目的是提供该BP-QDs@TiO2核壳结构材料在制备水基润滑液中的应用。本专利技术的第一目的是这样实现的，一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料，所述核壳结构材料的核体为BP-QDs，壳体为纳米TiO2。本专利技术的第二目的是这样实现的，一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法，具体包括以下步骤：1)按每3-12ml无水乙醇溶解1ml钛酸四丁酯体积计，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，在室温下搅拌30～60min后以60～80转/分钟速度进行升温搅拌，至温度升至40～60℃，停止搅拌得到反应液A；2)往所述反应液A中加入BP-QDs水溶液进行恒温搅拌至混合均匀得到反应液B；3)将反应液B置于聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中进行高温高压反应后，冷冻干燥，得到BP-QDs@TiO2核壳结构材料。本专利技术的第三目的是这样实现的，本专利技术所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料的应用是做为润滑添加剂在制备水基润滑液的应用。一种冷轧钛板卷轧制水基润滑液，包括以下重量份的组分：润滑添加剂0.5-2份，甘油0.5～1份，三乙醇胺1～2份，L-64聚醚0.6～1.5份，聚丙烯酸钠0.3～2份，吐温800.3～2.5份，去离子水89～96.8份，其中，所述润滑添加剂为权利要求1所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料。所述冷轧钛板卷轧制水基润滑液的制备方法，包括以下步骤：1)按照组分配比，将去离子水加热至30～40℃后，依次加入甘油，三乙醇胺，搅拌20～30min，使其完全溶解然后升温至40～60℃，再加入L-64聚醚及聚丙烯酸钠并持续搅拌30～40min，使其完全溶解，最后加入吐温80，恒温搅拌直至混合均匀至溶液澄清得到基础液；2)将所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料加入基础液中，机械搅拌+水浴超声40～60min，使其分散均匀，随后调节pH值至弱碱性，最终得到棕色悬浊状液体，即目标水基润滑液。本专利技术针对传统技术油基润滑液中存在的摩擦系数较高、抗磨损性能较差的问题，提供了一种水基润滑液，本水基润滑液以甘油，三乙醇胺，L-64聚醚，PAAS和Tween80的水溶液做为基础液，以BP-QDs@TiO2核壳结构材料代替传统的润滑油添加剂，采用水浴超声进行超声分散，得到均一、稳定的轧制润滑液。该核壳结构材料是以钛酸四丁酯为钛源，通过溶剂热法原位生成纳米TiO2，在钛酸四丁酯水解成纳米TiO2过程中包覆于BP量子点表面，即得BP-QDs@TiO2材料，本核壳结构材料既拥有BP-QDs层间低剪切的作用又具有纳米TiO2微纳滚珠的作用，两者通过协同润滑使得BP-QDs@TiO2核壳结构作为润滑添加剂时能够达到优异的减摩抗磨的效果。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1)本专利技术采用溶剂热法首次制备得到了一种以BP-QDs为核，以纳米TiO2为覆膜壳体的BP-QDs@TiO2核壳结构材料，本专利技术制得的BP-QDs@TiO2材料为纳米级的球状颗粒，粒径约为10nm左右，具有摩擦系数低、耐磨性好等特点。2)本专利技术以BP-QDs@TiO2核壳结构材料过程中，采用冰水浴超声+细胞粉碎机超声进行超声分散，得到均一、稳定的BP-QDs；纳米TiO2通过溶剂热法原位生成，反应过程中没有其他杂质的产生，得到的纳米TiO2颗粒大小尺寸均匀，方法简便、可操作性强。3)本专利技术首次以BP-QDs@TiO2核壳结构材料做为润滑添加剂制备得到水基润滑液，本水基润滑液具有分散性能优异、稳定性好、润滑性能持久及绿色环保等优点，提高了轧辊寿命，减少了传统冷轧乳化油带来的污染，解决了传统润滑剂对环境污染和对人体有害等问题。4)本水基润滑液在钛合金冷轧加工领域性能表现优异，显著提高了冷轧钛板卷的防锈性能，生产的冷轧钛板卷表面质量好，抗腐蚀性能优异，值得进一步应用推广。附图说明图1为实施例1制备得到的BP-QDs@TiO2核壳结构材料TEM图；图2为制备不同润滑添加剂的润滑液放置24小时的宏观照片，其中，A为未添加润滑添加剂的基础液，B为对比例1以TiO2颗粒做为润滑添加剂的润滑液，C为对比例2以BP-QDs做为润滑添加剂做为润滑添加剂的润滑液，D为实施例4以BP-QDs@TiO2做为润滑添加剂制备得到的润滑液；图3为不同润滑添加剂的润滑液进行摩擦试验后的摩擦系数曲线对比图；图4为不同润滑添加剂的润滑液进行摩擦试验后的磨损率对比图；图5为采用对比例1溶液即基础液进行轧制实验后TC4冷轧带卷表面形貌；图6为采用对比例2润滑液进行轧制实验后TC4冷轧带卷表面形貌；图7为采用对比例3润滑液进行轧制实验后TC4冷轧带卷表面形貌；图8为采用实施例4润滑液进行轧制实验后TC4冷轧带卷表面形貌。具体实施方式为了使本
的人员更清楚的理解本专利技术中的技术方案，下面给出的实例是对本专利技术做具体阐述，需要指出的是以下实例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BP-QDs@TiO

【技术特征摘要】
1.一种BP-QDs@TiO2核壳结构材料，其特征在于，所述核壳结构材料的核体为BP-QDs，壳体为纳米TiO2。


2.权利要求1所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按每3-12ml无水乙醇溶解1ml钛酸四丁酯体积计，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，在室温下搅拌30~60min后以600~800转/分钟速度进行升温搅拌，至温度升至40~60℃，停止搅拌得到反应液A；
2）往所述反应液A中加入BP-QDs水溶液进行恒温搅拌至混合均匀得到反应液B；
3）将反应液B置于聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中进行高温高压反应后，冷冻干燥，得到BP-QDs@TiO2核壳结构材料。


3.根据权利要求2所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法，其特征在于，所述BP-QDs水溶液中BP-QDs的质量分数为0.01%-1%，所述BP-QDs水溶液是通过以下方法制备：将黑磷粉末溶于二甲基亚砜中得到黑磷的二甲基亚砜溶液，冰水浴超声5~8h，转移至细胞粉碎机超声3~5h，之后于2000-3000rpm下离心15~30min，取上清液于10000-12000rpm下离心15~30min，将离心得到的沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤并干燥后得到BP-QDs粉末，最后用去离子水溶解得到BP-QDs水溶液。


4.根据权利要求3所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法，其特征在于，所述黑磷的二甲基亚砜溶液中黑磷的浓度为0.1~1mg/mL。


5.根据权利要求2所述BP-QDs@TiO2核壳结构材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，侯婷丽，王庆娟，高原，王快社，董少文，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61